Machine à rouler

machine à rouler les plaques à 4 rouleaux Guide d'achat

Les machines à cintrer les tôles à 4 rouleaux sont des équipements largement utilisés pour le pliage et le bobinage des tôles métalliques. Elles permettent d’effectuer le pré-pliage, la mise en forme et le bobinage des tôles, et conviennent particulièrement aux tôles moyennes et épaisses ainsi qu’aux opérations de bobinage haute précision.

Par rapport à machines à cintrer les tôles à trois rouleaux , les machines de cintrage de tôles à quatre rouleaux présentent des avantages tels qu’un haut degré d’automatisation, une manipulation simple et de faibles bords droits résiduels.

1. Qu’est-ce qu’une machine de cintrage de tôles à quatre rouleaux ?

 

définition :

Une machine de cintrage de tôles à quatre rouleaux est un dispositif qui utilise le mouvement coordonné de quatre rouleaux (un rouleau supérieur, un rouleau inférieur et deux rouleaux latéraux) pour serrer, pré-courber et enrouler une tôle. Elle permet d’effectuer en une seule opération la pré-courbure symétrique et l’enroulement complet en cercle de la tôle.

Les machines de roulage de tôles à quatre rouleaux sont des équipements mécaniques utilisés pour enrouler des tôles métalliques en formes cylindriques, arquées ou autres. Elles sont largement utilisées dans des secteurs industriels tels que les récipients sous pression, l’énergie éolienne, la construction navale, les industries pétrochimique et de fabrication de chaudières.

Description succincte de la tôle.

· Pré-courbure : En soulevant l’un des rouleaux latéraux, l’une des extrémités de la tôle est poussée vers le haut afin d’obtenir la pré-courbure (réduction des bords droits).

· Roulage : Les rouleaux se déplacent de manière coordonnée, et la tôle subit une déformation plastique continue sous le soutien de trois points, étant finalement roulée jusqu’à obtenir la courbure requise.

· Déchargement : La pièce formée est déchargée à l’aide de dispositifs auxiliaires ou du mécanisme de basculement du rouleau supérieur.

2. Composants structurels d’une machine à rouler les tôles à quatre rouleaux

 

La structure de base d’une machine à rouler les tôles à quatre rouleaux constitue la fondation de ses fonctions automatiques de pré-courbure, de cintrage des tôles et d’arrondissage. Par rapport à une machine à rouler les tôles à trois rouleaux, la machine à quatre rouleaux intègre un rouleau auxiliaire (un deuxième rouleau latéral), ce qui améliore considérablement l’efficacité de traitement ainsi que la précision du cintrage des tôles. Ce qui suit décrit les principaux composants structurels et leurs fonctions sur une machine à rouler les tôles à quatre rouleaux.

1) Rouleau supérieur (rouleau de travail supérieur)

Lieu :

Situé au sommet, au centre du bâti.

Fonction :

Le rouleau moteur entraîne la tôle via un système de transmission.

Une force de flexion principale vers le bas est appliquée au matériau en tôle.

caractéristiques :

Généralement alimenté par électricité, il possède le plus grand diamètre et peut être soulevé verticalement selon les besoins.

2) Rouleau inférieur (rouleau de travail inférieur)

Lieu :

Situé à la partie inférieure, parallèlement au rouleau supérieur.

Fonction :

En tant que rouleau entraîné, il sert à serrer la tôle.

La force de serrage peut être ajustée en le déplaçant verticalement.

caractéristiques :

Il est parfois également utilisé comme rouleau entraînant. Il sert à serrer et à régler la position initiale de la tôle en combinaison avec le rouleau supérieur.

3) Rouleaux gauche et droit (rouleaux latéraux)

Lieu :

Situés des deux côtés des rouleaux supérieur et inférieur, à proximité du rouleau inférieur.

Fonction :

Assurent la fonction de pré-pliage.

Contrôler la trajectoire de courbure et le rayon de formage du matériau en tôle.

caractéristiques :

Il peut être soulevé, abaissé ou pivoté de manière indépendante, et est généralement commandé par un système hydraulique.

Leurs trajectoires de déplacement peuvent être contrôlées par programmation afin d’obtenir le roulage de différentes formes (cylindres, cônes, etc.).

4) Unité d’entraînement principale

· Elle se compose généralement d’un moteur et d’un réducteur de vitesse.

· Le rouleau supérieur (ou les rouleaux supérieur et inférieur) est entraîné directement en rotation, ce qui provoque le déplacement du matériau en tôle.

· Assurer une vitesse linéaire constante entre les rouleaux afin d’améliorer la précision du roulage.

5) Système hydraulique

· Contrôler le levage et le déplacement latéral du rouleau inférieur et des rouleaux latéraux.

· Fournit un contrôle de la pression pendant le processus de roulage.

· Il comprend généralement des vérins hydrauliques, des pompes hydrauliques, des groupes de valves de commande, des réservoirs d’huile, etc.

6) Crémaillère

· Supporte l’ensemble de la structure de l’appareil.

· Garantit la précision de la position des rouleaux et la rigidité globale de l’équipement.

· Construit en acier soudé robuste ou en pièces moulées, assurant une forte capacité de charge.

7) Système de commande numérique

· Utilisé pour commander les mouvements et les réglages des paramètres des divers composants de la machine à rouler les tôles.

· Il est généralement équipé d’un automate programmable (PLC), d’un écran tactile et d’une interface homme-machine (IHM).

· Il permet une commande automatisée et prend en charge des opérations de laminage en plusieurs étapes.

8) Dispositifs auxiliaires (en option)

· Dispositifs d’alimentation : tels que les plates-formes de chargement hydrauliques, etc.

· Dispositifs de déchargement : tels que les cadres de support, les dispositifs de rouleaux pivotants, etc.

· Dispositifs de sécurité : bouton d’arrêt d’urgence, couvercle de protection, système de détection de déplacement, etc.

3. Principe de fonctionnement d’une machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux

 

La machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux est un équipement avancé de formage des tôles. Son principe de fonctionnement repose sur l’action coordonnée de quatre rouleaux de travail (rouleau supérieur, rouleau inférieur, rouleau gauche et rouleau droit) afin d’induire une déformation plastique de la tôle sous l’effet de pressions mécanique et hydraulique, permettant ainsi un pré-cintrage automatique et un cintrage précis. La section suivante analyse en détail ce principe de fonctionnement sous les aspects de la structure, du procédé, des contraintes et de la commande.

1) Alimentation en papier

· La matière en feuille est introduite latéralement ou par l’avant via la plate-forme d’alimentation.

· Après alignement du centre, elle est serrée et positionnée par les rouleaux supérieur et inférieur.

2) Serrage de la tôle

· Le rouleau inférieur monte et presse fermement la tôle contre le rouleau supérieur.

· L’état initial de serrage est établi et la machine est prête pour le roulage.

3) Pré-cinçage de la tôle (pour éliminer les bords droits résiduels)

· Soulevez l’un des rouleaux latéraux (par exemple le rouleau gauche).

· Une extrémité de la tôle est soulevée, formant un système de forces à trois points avec les rouleaux supérieur et inférieur, ce qui provoque un fléchissement partiel (pré-cinçage).

· La tôle est ensuite tournée et l’opération est répétée à l’autre extrémité afin d’obtenir un pré-cinçage aux deux extrémités.

· Cette méthode réduit considérablement les bords droits résiduels et améliore la qualité de la forme obtenue.

4) Roulage de la tôle

· Les rouleaux latéraux montent progressivement (contrôle programmable de la courbure).

· La tôle est roulée en continu en un arc ou un cylindre selon une méthode de cintrage à trois points.

· Le rouleau d'entraînement entraîne continuellement la tôle vers l'avant, formant ainsi une section transversale circulaire complète.

5) Déchargement de la tôle

· Une fois le calandrage terminé, le rouleau supérieur peut être basculé ou déplacé sur le côté.

· La pièce formée est déchargée à l’aide d’un mécanisme auxiliaire hydraulique ou mécanique.

· Le procédé de soudage ou d’enroulement suivant peut être réalisé directement.

4. Analyse des contraintes d’une machine à rouler les tôles à quatre rouleaux

L’analyse des contraintes d’une machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux constitue une partie essentielle de la compréhension de son mécanisme de laminage, du contrôle de sa précision et de l’optimisation du procédé de formage. L’avantage structurel de la configuration à quatre rouleaux, en termes de contraintes, réside dans sa capacité à former un système de flexion à trois points plus idéal, permettant ainsi de maîtriser efficacement le processus de déformation de la tôle et d’améliorer la qualité du pré-cintrage et du roulage.

1) Points de contrainte principaux de la machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux

Pendant le procédé de roulage, la tôle est principalement soumise aux forces suivantes :

· Pression du rouleau supérieur : applique la force principale de pliage sur la tôle, provoquant ainsi une déformation plastique.

· Force de soutien du rouleau inférieur : serre la plaque conjointement avec le rouleau supérieur et assure simultanément une fonction de soutien et de transmission.

· Pression supérieure du rouleau latéral : régule la courbure et la précision dimensionnelle pendant le pré-pliage et l’enroulement.

· Frottement : provient du frottement entre les rouleaux supérieur et inférieur et la tôle, ce qui entraîne le déplacement de la tôle.

· Force de rebond de la tôle : force de reprise élastique générée après le pliage de la tôle, constituant un facteur important affectant la précision.

2) Analyse des phases du processus de sollicitation

Phase de serrage initial :

· La tôle est placée entre les rouleaux supérieur et inférieur.

· Le rouleau inférieur monte et exerce une pression, créant une force de serrage avec le rouleau supérieur et générant une pression normale.

· Le frottement entre les rouleaux supérieur et inférieur contrôle le déplacement de la plaque.

Phase de pré-courbure :

· Un rouleau latéral monte, formant un système de forces à trois points avec les rouleaux supérieur et inférieur.

· Les extrémités de la tôle sont courbées, créant des zones de déformation plastique localisée.

· Le moment de flexion est généré sous l’axe central de l’épaisseur de la tôle, entraînant une répartition asymétrique des contraintes.

Phase de roulage :

· La tôle est soumise à une force entre trois points d’appui (rouleau supérieur + deux rouleaux latéraux).

· En avançant, elle est comprimée et courbée, formant une courbe continue.

· Le rayon de courbure est déterminé par la position des rouleaux latéraux, et la répartition de la pression doit être uniforme.

Pendant la flexion, l’état de contrainte à l’intérieur de la tôle est le suivant :

· La surface supérieure est une surface tendue, soumise à une contrainte positive.

· La surface inférieure est comprimée, et la contrainte est négative.

· La contrainte à l’axe neutre est nulle, de sorte que la flexion se produit, mais pas l’allongement.

3) Avantages en résistance de la structure à quatre rouleaux

Points de comparaison	Machine à cintrer les tôles à trois rouleaux	Machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux (avantages)
point de support	2 côtés + 1 centre	Structure réelle de formage à trois points
Stabilité du papier	La tôle glisse facilement	Fixation et serrage stables de la plaque
Précision de roulement	Général	Élevé (réglage contrôlable du moment de flexion)
Capacité de pré-fléchissement	Faible	Haute résistance (la structure supporte à la fois le pré-fléchissement positif et négatif)
Contrôle du rebond	Difficile à contrôler avec précision	Compensation programmable + réglage dynamique

5. Méthodes de contrôle du roulage

Avec l’évolution de la technologie, les machines à rouler les plaques sont progressivement passées d’un contrôle manuel/hydraulique traditionnel à des systèmes de commande numérique (NC) et de commande numérique par ordinateur (CNC), permettant ainsi un niveau plus élevé de fabrication intelligente. La méthode de contrôle du roulage d’une machine à rouler les plaques à quatre rouleaux détermine sa précision de formage, son efficacité opérationnelle et son niveau d’automatisation.

1) Contrôle de la position des rouleaux (contrôle de déplacement)

· Contrôler le déplacement de levage et d'abaissement du rouleau supérieur, du rouleau inférieur et des rouleaux latéraux gauche et droit.

· Déterminer le rayon de courbure et la zone de pression exercée sur la tôle pendant le processus de formage.

· La commande en boucle fermée est généralement réalisée à l’aide d’une valve proportionnelle hydraulique et d’un capteur de déplacement.

2) Contrôle de la trajectoire de roulement

· Contrôler la trajectoire de déplacement des rouleaux latéraux (lignes diagonales, courbes).

· Pour obtenir des formes complexes (telles que des cylindres coniques) ou un laminage d’arcs circulaires en plusieurs segments.

· La trajectoire est généralement préprogrammée par le système CNC.

3) Contrôle de serrage

· Contrôler la pression de serrage exercée par les rouleaux supérieur et inférieur sur la tôle.

· Assurer que la tôle ne glisse pas pendant la rotation.

· Ajuster dynamiquement la qualité et l'épaisseur en fonction des différents matériaux

4) Commande d'entraînement (régulation de vitesse)

· La régulation de la vitesse de rotation des rouleaux permet une alimentation fluide du matériau.

· Un système de commande avancé peut ajuster l'accélération et le freinage pendant le processus de laminage.

· Il est très important d'éviter le déchirement du matériau, la surpression ou les dommages de surface.

5) Commande par programme (logique automatique)

Le système de commande comporte plusieurs étapes de laminage prédéfinies :

· Positionnement de la tôle

· Serrage automatique

· Pré-cintrage de la première extrémité

· Rotation de la tôle

· Pré-courber la deuxième extrémité

· Roulage en cercle complet

· Déchargement, etc.

Les utilisateurs doivent uniquement saisir des paramètres tels que l’épaisseur de la tôle, le matériau et le diamètre du rouleau, et le système ajuste automatiquement la position et le mouvement de chaque rouleau.

6. Avantages de la machine à rouler les tôles à quatre rouleaux

Les machines à rouler les tôles à quatre rouleaux sont largement utilisées dans la mise en forme et la fabrication modernes des tôles, principalement en raison des nombreux avantages offerts par leur structure et leur système de commande. Par rapport aux équipements traditionnels tels que les machines à rouler les tôles à trois rouleaux et les machines à rouler les tôles symétriques, les machines à rouler les tôles à quatre rouleaux présentent des avantages significatifs en termes de précision, d’efficacité et de facilité d’utilisation.

1) Avantages structurels des machines à rouler les tôles à quatre rouleaux

· Conception structurelle à quatre rouleaux : rouleau supérieur moteur + rouleau inférieur de serrage + réglage des rouleaux latéraux double, ce qui confère une structure plus stable. Permet le bobinage symétrique et le pré-courbage asymétrique.

· Le rouleau inférieur fixe la plaque d'impression : la plaque d'impression repose toujours sur le rouleau fixe, ce qui la rend moins sujette au glissement et facilite son positionnement ainsi que le contrôle de sa précision.

· Pas de retournement requis : contrairement aux laminoirs à trois rouleaux, le matériau en feuille est toujours traité du même côté tout au long du processus de laminage, sans nécessiter de retournement.

2) Avantages technologiques et opérationnels

· Moulage en une seule étape : le pré-courbage et le laminage peuvent être réalisés dans le même cycle de processus, réduisant ainsi la main-d'œuvre manuelle et les erreurs de positionnement.

· Forte capacité de pré-courbage aux deux extrémités : les rouleaux gauche et droit peuvent être relevés et abaissés séparément, permettant un pré-courbage de précision indépendant aux deux extrémités (avec des bords droits quasi inexistants).

· Adaptabilité au laminage conique : la trajectoire du rouleau latéral est programmable et réglable, ce qui le rend adapté aux structures non circulaires telles que les cylindres coniques et les ellipses.

· Facile à utiliser : la plupart des machines de cintrage de tôles à quatre rouleaux sont équipées d’un système de commande numérique (NC/CNC), et les utilisateurs doivent simplement saisir les paramètres pour les faire fonctionner.

· Grande gamme d’épaisseurs de tôle adaptables : elle permet de cintrer diverses tôles métalliques d’épaisseurs allant de 1 mm à plus de 100 mm (selon le modèle).

· Exigences réduites en matière de compétences opératoires : comparée aux machines de cintrage de tôles à trois rouleaux, elle dépend moins des compétences techniques, est plus facile à apprendre pour les débutants et offre une meilleure sécurité.

3) Avantages en matière de qualité de formage

· Rondeur supérieure : le contrôle multi-point de la force assure une grande précision, et la rondeur ainsi que la cylindricité obtenues lors du formage par roulement sont meilleures que celles obtenues avec le formage à trois rouleaux.

· Contrôle optimal du retour élastique : la force exercée par les rouleaux latéraux est continuellement réglable, ce qui réduit le retour élastique et améliore la précision du cintrage.

· Bonne qualité de surface : la tôle ne glisse pas facilement, n’a pas besoin d’être retournée et évite ainsi des défauts tels que rayures ou plis.

· Alignement plus précis des bords : des bords droits plus courts facilitent les opérations de précision ultérieures, telles que le soudage automatique et l’alignement des joints.

4) Avantages en termes d’efficacité de production et d’automatisation

· Système de commande entièrement automatique : prend en charge la programmation NC/CNC, dispose d’une fonction de mémoire et convient à la production de masse.

· Réduction du temps de traitement : toutes les étapes sont réalisées en un seul positionnement, ce qui réduit le temps de traitement total de 30 % à 50 %.

· Adapté aux lignes de production automatisées : peut être intégré à des systèmes de chargement/déchargement, à des robots, à des postes de soudage et à d’autres équipements.

· Prise en charge de la surveillance/diagnostic à distance : certains équipements haut de gamme peuvent être connectés à Internet pour permettre un accès à l’Internet industriel des objets (IIoT).

5) Comparaison des avantages typiques des machines à cintrer les tôles à trois rouleaux

Points de comparaison	Machine à cintrer les tôles à trois rouleaux	Machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux (avantages)
Fonction de pré-cintrage	Nécessite plusieurs retournements, bords droits importants	Pré-cintrage automatique, bord droit extrêmement court (≤ 1,5 fois l’épaisseur de la tôle)
Focus et positionnement	Positionnement basé sur l'expérience manuelle	La tôle est fixée sur le rouleau inférieur et centrée automatiquement.
Efficacité du laminage	Nombreux procédés, faible efficacité	Tous les procédés de laminage sont réalisés en une seule opération.
Capacité de laminage conique	Des limitations structurelles rendent sa réalisation difficile.	Trajectoire des rouleaux réglable, angle de cône librement contrôlable
Difficulté technique opérationnelle	Niveau de compétence élevé, nécessite des ouvriers qualifiés.	Interface CNC profil bas et conviviale, facile à former

7. Comment choisir une machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux ?

Le choix d'une machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux constitue une décision stratégique d'investissement dans des équipements qui influence directement l'efficacité de la production, la précision d'usinage et les capacités de développement à long terme de votre entreprise. Ci-dessous figure un « Guide et suggestions systématiques et pratiques pour le choix d'une machine à cintrer les tôles à quatre rouleaux », conçu pour vous aider à prendre une décision éclairée en fonction de vos besoins réels, tout en évitant les gaspillages inutiles et les problèmes potentiels.

1) Préciser vos besoins d'application

Avant de sélectionner un modèle de machine, vous devez connaître les caractéristiques de votre pièce à usiner ainsi que votre méthode de production :

Paramètres Clés	Précautions
Épaisseur de la plaque	Plage d'épaisseur maximale/minimale de tôle à usiner (elle influe sur le diamètre du rouleau supérieur et sur le système hydraulique)
Largeur de la tôle	La largeur maximale d'usinage détermine la largeur du bâti de la machine-outil et ses exigences en matière de rigidité.
Type de matériau	Acier au carbone ordinaire, acier inoxydable, alliage d’aluminium, acier résistant à l’usure, etc., influencent la pression et le rayon de formage.
Diamètre minimal du tambour	Diamètre intérieur minimal requis ? Cela implique la capacité de pliage et l’agencement des rouleaux.
Type de pièce à travailler	Pièces cylindriques, coniques, elliptiques ou non standard ? Leur impact sur les systèmes de commande et la conception de la trajectoire des rouleaux.
Taille de la série	Fabrication sur mesure unitaire ou production en série ? Cela détermine si un usinage CNC ou des dispositifs de chargement/déchargement automatiques sont nécessaires.

2) Recommandations pour la sélection des paramètres techniques clés

· Diamètre du rouleau supérieur : doit être suffisamment grand pour supporter la force maximale de pliage et éviter toute déformation ; il dépend de l’épaisseur de la tôle à rouler.

· Les diamètres des rouleaux inférieur et latéraux influencent la stabilité du serrage et du pliage ; une structure symétrique est préférable.

· Pression du système hydraulique : plus la pression est élevée, plus la capacité de traitement est importante, mais le coût augmente également en conséquence.

· Puissance du moteur : détermine directement les capacités de conduite et la vitesse de traitement de la tôle.

· Écart entre les rouleaux et disposition des rouleaux : déterminent la qualité de formage et le diamètre minimal des rouleaux. Les rouleaux latéraux excentriques conviennent au laminage conique.

· Méthodes de commande : la commande numérique (NC) convient aux applications classiques, tandis que la commande numérique par ordinateur (CNC) convient aux scénarios complexes et à haute précision.

· Matériaux structurels de la machine : un acier moulé à haute résistance ou une structure soudée est utilisé pour garantir une résistance durable à la déformation.

3) Recommandations concernant la marque et le service après-vente

Choisir un fabricant fiable ainsi qu’un service après-vente complet est essentiel.

· Privilégiez les marques reconnues ou les fabricants jouissant d’une bonne réputation dans le secteur : la qualité des équipements est garantie et les composants essentiels présentent une longue durée de vie.

· Inspectez le site d’assemblage et de mise en service de l’usine : vérifiez l’effet réel du laminage et évaluez la facilité d’utilisation du système de commande.

· Veiller à ce que les fournisseurs fournissent des services d’installation, de mise en service et de formation : réduire le temps de cycle des machines et améliorer l’efficacité de la production.

· Comprendre le délai de réponse après-vente et le soutien en pièces détachées : une maintenance rapide est extrêmement importante en cas de panne de l’équipement.

4) Résumé des stratégies de sélection des machines de cintrage de tôles à quatre rouleaux

Vous pouvez utiliser le tableau ci-dessous pour décrire vos besoins et communiquer avec le fabricant :

chose	Données ou description des exigences
Épaisseur maximale de la plaque	Par exemple, acier Q345 de 20 mm
Plage de largeur de tôle	2000 mm
Diamètre intérieur minimal	400 mm
Type de pièce à travailler	cylindre + cône
Traitement des matériaux	Acier inoxydable et acier au carbone mélangés
Méthodes de contrôle	CNC ou CNC
Lot ?	Oui, il est recommandé de configurer un dispositif d’alimentation.
Restrictions relatives à l’emplacement d’installation	Exigences en matière de largeur / hauteur / capacité portante du fondement, etc.